C 22H33O4N + 11 H2O → 13,75 H 4+ 8,25 O2 +NH
7.7.2 Lựa chọn công nghệ xử lý
Công nghệ xử lý của trạm xử lý nước rò rỉ bãi chôn lấp được phân chia thành 3 giai đoạn: xử lý bậc 1, xử lý bậc 2 và xử lý bùn.
Giai đoạn xử lý bậc 1: xử lý hóa học nhằm loại bỏ một lượng lớn các chất khó phân hủy như Ca, Mg, và chất rắn lơ lửng để đưa vào giai đoạn 2.
Giai đoạn xử lý bậc 2: chủ yếu tập trung vào các quá trình xử lý sinh học và hóa học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và lượng vi sinh trong nước thải.
Xử lý bùn: lượng bùn hoạt tính sinh ra trong quá trình xử lý sinh học rất lớn cần có biện pháp xử lý triệt để.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Phương án
Nước rỉ rác
bơm Vôi sữa + sô đa
Cấp dinh dưỡng Hấp thu khí tái sử dụng Điều chỉnh pH Cung cấp khí Bơm Bơm
Tuần hoàn bùn khô về BCL Nguồn tiếp nhận
Mô tả dây chuyền công nghệ Phương án
Trong phương án này không sử dụng song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa: đó là vì theo tiêu chuẩn của bãi chôn lấp Đa Phước là bãi chôn lấp hợp vệ sinh, trong đó nước rỉ rác được thu bằng hệ thống ống phân phối sau đó được bơm trực tiếp đến bể tập trung vì vậy có thể xem bể tập trung là bể điều hòa, bể chứa nên không cần các công trình đơn vị trên.
Tháp canxi
Tháp canxi là công đoạn quan trọng, nó đảm bảo điều kiện tối ưu cho thiết bị UASB hoạt động mà thiết bị này là công đoạn quan trọng trong xử lý sinh học. Khử canxi ngăn cản hiện tượng bê tông hóa của bùn trong hệ thống này (bê tông hóa của bùn là hiện tượng canxi kết tủa bám vào các hạt bùn làm giảm khả năng tiếp xúc của bùn với chất hữu cơ trong nước thải kéo theo làm giảm hiệu quả của hệ thống). Song trên cơ sở lý thuyết với nồng độ canxi khoảng 2.500 mg/l sẽ không gây ảnh hưởng gì đến hệ thống UASB nhưng trong điều kiện thực tế cho thấy nồng độ canxi khoảng 500 mg/l (XLNT – Diệu) thì hiện tượng bê tông hóa bùn đã xảy ra. Mặc khác trong nước rò rỉ thường có nồng độ canxi thường rất cao 1.670 – 2739 mg/l do đó đảm bảo công nghệ hoạt động một cách hiệu quả khâu khử canxi là không thể thiếu. Khử canxi có thể dùng nhiều cách bằng phương pháp hóa học tuy nhiên trong đồ án này sử dụng phương pháp khử canxi và magiê bằng vôi sữa (CaO) và sô đa (Na2CO3), lượng chất hóa học sẽ làm lượng Ca và Mg kết tủa đến nồng độ thích hợp trước khi nước rỉ rác đi vào công đoạn xử lý tiếp theo.
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Là thiết bị sinh học kị khí xử lý được nước thải với nồng độ COD rất cao (từ 30 – 50 kg COD/m3.ngđ) và có khả năng chịu được sốc tải trọng. Mặt khác tốc độ tăng trưởng của bùn kị khí trong thiết bị rất nhỏ nên lượng bùn sinh ra không đáng kể do đó không cần hệ thống tuần hoàn hay xả bùn.
Các quá trình xử lý trong bể UASB xảy ra như sau:
Các chất bẩn hữu cơ trong nước thải (COD và BOD) được giữ lại và bị oxy hóa kị khí ngay trong lớp bùn hoạt tính kị khí ở vùng đáy bể. Các chất khí tạo thành trong quá trình lên men ở lớp bùn này sẽ nổi lên và có mang theo bùn, hỗn hợp khí và bùn này chúng sẽ được tách ra khi và chạm tấm chắn hướng dòng phía trên. Các hạt bùn được quay trở lại tầng cặn còn khí được thu ra ngoài qua bồn hấp thụ khí. Nước thải sau khi lắng, tách bùn cặn được thu về máng nước trong phía trên và được dẫn ra khỏi bể.
Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ diễn ra như sau:
Bước 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các acid hữu cơ thường là acid axetic,…
Bước 3: nhóm vi khuẩn tạo metan hóa chuyển hydrogen và acid axetic … thành khí CH4 và khí CO2 (khoảng 70 – 80 % là khí CH4, và 20 – 30 % là CO2) thoát ra.
Phương trình phản ứng minh họa cho quá trình chuyển các chất hữu cơ thành khí CH4 và CO2 như sau:
VSV KK
CHC O2 + H2O + TB VSV mới + H2 + CH4 + H2S + NH3 + các chất
(CHO)n 20% 50% 70% trung gian
5% Theo kết quả của thí nghiệm (lý thuyết) với thời gian lưu nước (T = 12h) thì khả năng phân hủy chất hữu cơ đạt từ 60 – 90 %, với COD đầu vào từ 1.500 – 3000 mg/l trong giai đoạn đầu khởi động và 30.000 – 50.000 mg/l khi hệ thống đi vào ổn định. Nước rỉ rác sau khi đi qua công trình này nồng độ giảm xuống còn 500 – 3.000 mg/l.
Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý trong bể UASB cần đảm bảo:
• Không có Oxi
• Không có hàm lượng quá mức của kim loại nặng.
• Giá trị pH của hỗn hợp nước thải 6,6 – 7,6, ngăn ngừa pH giảm xuống 6,2
• Phải duy trì độ kiềm đủ 1.000 – 1.500 mg/l làm dung dịch đệm.
• Đủ chất dinh dưỡng theo tỉ lệ COD : N : P = 100 : 5 : 1
Bể thổi khí
Nước rỉ rác từ bể UASB tự chảy qua bể thổi khí do chênh lệch độ cao giữa hai công trình. Trong bể thổi khí việc thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ còn lại trong nước rỉ rác được thực hiện thêm một bậc nữa, các quá trình được diễn ra như sau:
Quá trình chuyển hóa được thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau. Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dùng chất này để làm thức ăn, và lại thải ra các hợp chất đơn giản hơn nữa và các quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể dùng làm thức ăn cho bất cứ loại vi sinh vật nào nữa.
Phương trình chuyển hóa như sau: VSV HK
CHC CO2 + H2O + TB VSV mới + H2S + NH3 + Q
(CHO)n 60% 40%
Với nước thải đầu vào bể thổi khí 500 – 3.000 mg/l, hàm lượng COD sau xử lý còn từ 800 – 1.000 mg/l (H = 60 – 80 %) và nồng độ Nitơ còn lại khá cao, không thay đổi.
Bể lắng đợt 2 có nhiệm vụ lắng các cặn sinh ra trong bể thổi khí. Loại bỏ hầu hết lượng bùn sinh ra trong nước thải. Và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm bùn vào bể thổi khí phần còn lại bơm ra ngoài để xử lý riêng.
Hồ sinh vật
Trong hồ sinh vật nước thải được xử lý tiếp tục qua các quá trình: lắng, keo tụ, oxy hóa, pha loãng, đặc biệt hơn nhờ vào các sinh vật nổi như bèo, lục bình, rong tảo … chúng hấp thụ lượng chất hữu cơ còn lại qua bộ rễ làm giảm lượng chất hữu cơ xuống.
ở đây hồ sinh vật được sử dụng là hồ tùy tiện, trong hồ tùy tiện tùy thuộc và tải trọng COD (nồng độ COD, BOD của nước trong hồ) và cường độ nhiệt do hấp thụ ánh sáng được chia thành 2 lớp. Lớp trên mặt do hấp thụ đủ lượng oxy hòa tan nên là lớp hiếu khí còn lớp dưới và lớp đáy do không có oxy nên là lớp yếm khí và kị khí. Lớp hiếu khí trên bề mặt hồ có chiều dày dao động trong ngày đêm, trong giờ có cường độ chiếu sáng cao, ban ngày rong tảo thực hiện quá trình quang hợp mạnh nên có lượng oxy hòa tan cao và thấm sâu vào lớp nước dưới và giảm trong những giờ vào ban đêm.
Cặn lắng xuống đáy hồ và bị phân hủy yếm khí và kỵ khí sinh ra khí mêthan (CH4) và các khí khác như H2S, … gây mùi. Hồ sẽ bốc mùi nếu lớp hiếu khí phía trên không đủ dày và làm việc không tốt vì oxy sinh ra trong hồ do rong rêu tảo thực hiện quá trình quang hợp khi có ánh sáng chiếu vào. Nên đối với nước có màu không cho ánh sáng chiếu sâu vào trong nước nước trong hồ sẽ không có lớp hiếu khí.
Xử lý bùn gồm các công đoạn sau:
Hố thu bùn tách nước nén bùn tuần hoàn bùn khô về bãi chôn lấp
Nước sau khi tách nước sẽ được tuần hoàn ngược trở lại bể UASB còn phần bùn thì được cho qua bể nén bùn. Bể nén bùn một lần nữa làm khô nước có trong bùn, vì bùn trong các quá trình trên đa phần là nước. Nước được tách ra tiếp tục được tuần hoàn về bể UASB để xử lý. Lượng bùn được nén sẽ được tuần hoàn về bãi chôn lấp.
Ưu và nhược điểm phương án
Ưu điểm Nhược điểm
Xử lý triệt để Xử lý được N, P, Ca Xử lý với tải trọng cao
Thu khí sử dụng cho các mục đích khác Chi phí xử lý thấp
Khó vận hành đối với bể UASB
Nếu ko xử lý tốt sẽ gây mùi hôi do xử lý kị khí Tốn diện tích xử lý